Z góry przepraszam za literówki ☺
Konsultacje: poniedziałek 11-13 C6/111
Piątek 13-15 C6/111
Kolokwium 1: 10 maja
Kolokwium 2: 24 maja
Wykładu nie będzie: 5 kwietnia i 26 kwietnia
Zaliczenie: test wyboru bez punktów ujemnych lub test prawda/fałsz z punktami ujemnymi.
Zaliczenie od 50%.
Wykład 1
W biodegradacji nie występuje strumień produktu, są tylko produkty uboczne.
Separacja bioproduktów:
a.
Izolacja biokatalizatora:
•
Mikroorganizm
•
Enzym immobilizowany
•
Enzym natywny
b.
Izolacja produktu:
•
Rozpuszczony/zawieszony w roztworze (nie jest w pełni rozpuszczony, nie
przekroczył stężenia nasycenia)
•
W fazie drugiej
•
W postaci precypitatu
•
W hodowli:
Wydzielany z komórek
Związany ze ścianą komórkową
Gromadzony w komórkach
Charakter mieszany
Przy doborze metody oczyszczenia bioproduktu należy uwzględnić jego:
a.
Wymagany stopień oczyszczenia (im wyższy, tym separacja bardziej zróżnicowana)
b.
Właściwości: reaktywność, hydrofobowość, charakter jonowy, polarność
c.
Wrażliwość na warunki fizyczne: temperatura, pH, siła jonowa
Stosując metodę separacji należy znaleźć, czy składniki separowane się różnią.
Jeżeli dany produkt znajduje się wewnątrz mikroorganizmu proces separacji poprzedzany jest
rozerwaniem komórki.
Rozrywanie komórek – zniszczenie ściany i błony komórkowej:
a.
Metody mechaniczne:
•
Zastosowanie fal ultradźwiękowych
•
Mielenie i wytrząsanie komórek
•
Nagła zmiana ciśnienia ( do 1000 atmosfer)
b.
Metody łączone (najpierw usuwamy ścianę komórkową, a potem błonę)
•
Chemiczna lub biologiczna destrukcja ściany komórkowej
•
Fizyczne rozerwanie błony komórkowej
Metody łączone – destrukcja ściany komórkowej:
- zastosowanie środków chemicznych – detergentów, alkaliów, rozpuszczalników
organicznych
- wykorzystanie enzymów hydrolizujących wiązanie pomiędzy związkami tworzącymi
ściany komórkowe.
(ułatwić to można poprzez zmutowanie ściany komórkowej poprzez wzrost hodowli np.: w
obecności jonów magnezu, penicyliny, cykloseryny).
Ściana komórkowa zbudowana jest z 2 składników:
- N-acetyloglukozoamina (G)
- kwas N-acetylomuraminowy (M)
Może również występować DAP => kwas diaminopimelinowy.
Wiązanie między M-G => endoacetylomuramidazy
Wiązanie pomiędzy G-M => Endo- i egzoacetyloglukozoamidazy
Wiązanie pomiędzy M-Ala => amidazy acetylomuramylo-L-alaniny
Wiązanie pomiędzy resztami aminokwasowymi pentapeptydu => peptydazy
Fizyczne rozerwanie błony komórkowej:
- nagłe obniżenie ciśnienia (naprężenia fizyczne)
- nagła zmiana temperatury (szok osmotyczny)
Układy heterogeniczne
•
Układ makrodyspersyjny >0.1nm komórki mikroorganizmów, nośniki z enzymem
immobilizowanym, piasek, kawałki ciał stałych, krople oleju
•
Układ mikrodyspersyjny 0.1μm-0.1nm cząsteczki opadające, cząsteczki nieopadające
Układy homogeniczne
•
Układ koloidalny 1nm-0.1μm ultramikroskopowo oddzielne cząstki, makroskopowo
układ homogeniczny (białka)
•
Roztwory molekularne 0.1nm-1nm rozpuszczalne gazy, związki organiczne
•
Roztwory jonowe <0.1nm sole, kwasy zasady
2 ostatnie powyższe grupy – jony, cząsteczki, które są w pełni rozpuszczone.
Układ homogeniczny – układ, gdzie ciecz jest jednorodna
Układ koloidalny – pseudohomoniczny (rozproszony równomiernie w całej objętośći), białko,
mleko
Układ heterogiczny – zawiesina (ciało stałe – ciecz):
a.
Komórki mikroorganizmów
b.
Nośniki ziarniste z im mobilizowanym katalizatorem
c.
Struktury żelowate z enzymem w okluzji
d.
Kryształy (osad) reagentu
Okluzja – zjawisko mechanicznego zamykania obcych jonów lub cząsteczek we wnętrzu
kryształów osadu, np. podczas wytrącania siarczanów w postaci osadu BaSO
4
.
Układ heterogeniczny – emulsja (ciecz – ciecz)
a.
Substraty oleiste
•
Enzym działa jako katalizator i emulgator
b.
Dodatek rozpuszczalnika organicznego dla hydrofobowych substratów (lipazy,
proteazy, oksydazy)
•
Rozbudowa powierzchni w stosunku do lipaz
Emulsja – rozproszenie jednej fazy w drugiej
Lipazy, esterazy – działają na substraty emulsyjne.
Układy heterogeniczne:
•
Filtracja
•
Wirowanie
•
Sedymentacja
•
Flotacja
W układach heterogenicznych do rozdziału wykorzystywana jest różnica ciśnień
Układy homogeniczne:
•
Destylacja
•
Ekstrakcja
•
Sorpcja
W układach homogenicznych do rozdziału wykorzystywany jest gradient stężeń.
Cząstką, która spina oba układy razem są procesy membranowe.
Dodatkowe procesy jednostkowe:
•
Rozpuszczanie selektywne
•
Zatężanie
•
Krystalizacja
•
Precypitacja
•
Suszenie
•
Koagulacja
•
Flokulacja